學科專業(yè)：載運工具運用工程
授予學位：博士
學位授予單位：xx大學
學位年度： 2009年
惡劣風環(huán)境對鐵路運輸危害巨大，不僅損壞鐵路設(shè)備、導(dǎo)致鐵路網(wǎng)癱瘓，甚至造成人員傷亡。青藏鐵路的格爾木至拉薩段正位于青藏高原腹地，氣候復(fù)雜，極端天氣事件頻繁發(fā)生，給鐵路安全運營帶來嚴重威脅。研究解決包括新疆、青藏高原及東部沿海受臺風影響地區(qū)等國內(nèi)所有風區(qū)鐵路的問題，確保惡劣風環(huán)境下的鐵路運輸安全，并盡可能實現(xiàn)鐵路暢通，是鐵路行業(yè)當前的一項重要任務(wù)。本文是在國家“十一五"支撐計劃和鐵道部下達的青藏鐵路大風環(huán)境行車安全問題多個重點課題研究的基礎(chǔ)上，針對青藏高原鐵路風環(huán)境的特點，研究建立一套能適應(yīng)青藏鐵路特殊要求，從實時大風監(jiān)測預(yù)警到形成列車運行速度限制指令、并能實現(xiàn)及時與通過風區(qū)的列車進行信息交換的大風監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，為列車安全通過風區(qū)以及大風環(huán)境下行車指揮調(diào)度提供有效決策依據(jù)和手段。
針對青藏鐵路沿線特殊風環(huán)境，確定青藏鐵路大風監(jiān)測預(yù)警與行車指揮系統(tǒng)總體設(shè)計思路，對格一拉段沿線風區(qū)子域劃分及長距離實時風速采集、傳輸、存儲技術(shù)，列車一大風一路況等多源信息融合與集成處理技術(shù)，風區(qū)列車運行實時預(yù)警與指揮決策技術(shù)，大風監(jiān)測預(yù)警與行車指揮系統(tǒng)診斷維護與可靠性技術(shù)等進行了深入研究，提出了大風監(jiān)測預(yù)警與行車指揮系統(tǒng)總體技術(shù)方案，構(gòu)建了系統(tǒng)的主要功能模塊。
利用網(wǎng)絡(luò)通訊與控制相關(guān)先進技術(shù)，在世界上首次建成轄域達1120km的高原鐵路長大風區(qū)大風連續(xù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系，集成了沿線大風連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、鐵道部TMIS矛ITDCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、格拉段列車行調(diào)指揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了整個網(wǎng)絡(luò)體系所屬系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)高速、實時通訊功能。構(gòu)建的西寧海量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中所有系統(tǒng)的來源數(shù)據(jù)信息的實時儲存與分析處理。
對青藏鐵路沿線各測風站位置及其轄域風區(qū)的風速、路況、列車等相關(guān)信息需要融合進行綜合分析，建立了青藏鐵路列車一大風一路況等多源信息融合處理方法，包括測風站位置一大風變化規(guī)律一路況信息融合，瞬時風一平均風一極大風一路況信息融合，鐵路TMIS與TDCS系統(tǒng)信息融合，大風-N車氣動性能一列車動力性能信息融合。
通過上述各種信息融合處理，得到青藏鐵路特殊風環(huán)境下的列車安全運行臨界速度，進一步研究定出風速一路況一車外型與質(zhì)量不同組合狀態(tài)的列車安全運行速度限值。據(jù)此建立以車輛傾覆系數(shù)為主要運行安全評判準則的“決策模型"，即青藏鐵路各測風站轄域內(nèi)結(jié)合路況的各種風速一車型一車輛質(zhì)量耦關(guān)測風站轄域適合列車運行的“工程化”速度，成為實時預(yù)警與指揮青藏鐵路惡劣風環(huán)境下安全行車決策的依據(jù)，發(fā)出限速指令，該指令通過列車行調(diào)指揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實時指揮當前列車以允許的速度安全通過其所在風區(qū)或至指定地點待避。
研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高原鐵路大風監(jiān)測預(yù)警與行車指揮系統(tǒng)應(yīng)用軟件。包括高原鐵路大風行車指揮軟件、高原鐵路大風實時監(jiān)測軟件、高原鐵路大風列車實時限速計算軟件、強側(cè)風下列車傾覆穩(wěn)定性計算軟件、高原鐵路動態(tài)編組監(jiān)視軟件、高原鐵路大風無線傳輸控制軟件、高原鐵路大風數(shù)據(jù)處理分析軟件、高原鐵路大風實時預(yù)測分析軟件。
針對高原鐵路惡劣氣候下系統(tǒng)運行的高可靠性要求，實現(xiàn)了系統(tǒng)運行狀態(tài)遠程自動監(jiān)測、控制以及故障狀態(tài)信息自動儲存等功能，構(gòu)建了高原鐵路大風監(jiān)測預(yù)警與行車指揮系統(tǒng)可靠性運行保障體系，確保了高原鐵路大風監(jiān)測預(yù)警與行車指揮系統(tǒng)全天候高可靠性運行。
高原鐵路大風監(jiān)測預(yù)警與行車指揮系統(tǒng)，自2006年7月通車不間斷運營至今，經(jīng)過兩年應(yīng)用考驗，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，已多次指揮列車停輪和限速，有效地保障了青藏鐵路列車運行安全和運輸效率，為預(yù)防青藏鐵路大風危及行車安全提供了保障。建成的系統(tǒng)對風向多變，難以在線路兩側(cè)修建擋風墻的風區(qū)鐵路，提供了一種保障大風環(huán)境下行車安全的有效手段，為解決我國所有風區(qū)鐵路的行車安全問題奠定了重要基礎(chǔ)。
